实验六 管理MAC地址转发表

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实验内容与步骤
步骤 5 拆除PC3，再次查看交换机MAC地址转发表，记录结果，分析原因。稍等片刻后重复操作，再次记 录结果并分析原因。 再次接上PC3并利用mac-address-table命令设置静态MAC地址转发表记录，如图6-10所示，将PC3的 MAC地址与交换机的F0/2端口进行静态绑定。
这里为了解释交换机如何建立MAC地址表， 假设A向C发了一个数据帧。实际情况并非如此， 并不是主机间必须进行通信交换机才能学习到 MAC地址。实际上是当网卡驱动加载之后交换 机就学习到了主机的MAC地址。读者如果仔细 观察就会发现，Windows系统启动过程还没完 成，交换机技术就学习到了主机的MAC地址。 32
实验六 管理MAC 地址转发表
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目录
Contents
三 四 五 六
一 二
实验目的 实验设备与条件
实验要求与说明 实验内容与步骤
思考题 实验报告
七
理论补充-MAC地址转发表
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一
实验目的
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实验目的
（1）理解交换机MAC地址表的建立。
（2）通过MAC地址转发表理解交换机MAC地址学习过程。
（3）掌握MAC地址表的管理。
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实验内容与步骤
具体操作
② 在主机PC3上用ping命令对主机PC2发送信息，如图6-6所示。
图6-6 在主机PC3上ping主机PC2 14
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实验内容与步骤
具体操作
③ 当ping命令结束后，单击“自动捕获/捕获”按钮停止自动捕捉。此时在“事件列表”中将显示 ping命令期间捕获的协议数据包，如图6-7所示。
图6-8 查看第一个捕获的ICMP协议报文 16
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实验内容与步骤
具体操作
④ 分析ARP和ICMP协议报文。 第二个报文是ARP协议报文，是PC3发出的查询目标IP（192.168.1.1）所对应MAC地址的 ARP查询包，是广播报文。 第三个报文是ARP协议报文。PC3发出的ARP查询包到达交换机，交换机从F0/2端口接收 到该数据报文，转交给交换机的数据链路层；交换机查找帧的源MAC地址，发现并不在其 MAC地址表中，因此交换机将新的MAC地址和对应的接收端口添加到自己的MAC表中；交换 机继续查找帧的目的MAC地址，发现是一个广播地址，因此把这个数据帧发往除接收端口以外 的所有端口。 17
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地址的节点位置，然后直接向这个位置的节 点发送数据。
理论补充——MAC地址转发表
不同档次的交换机每个端口所能支持的MAC 地址数量不同。在交换机的每个端口，都需要足 够的缓存来记忆这些MAC地址，所以交换机 Buffer（缓存）容量的大小就决定了相应交换机
交换机技术在转发数据前必须知道它的每 一个端口所连接的主机的MAC地址，构建出一 个MAC地址表。当交换机从某个端口收到数据 帧后，读取数据帧中封装的目的地MAC地址信 息，然后查阅事先构建的MAC地址表，找出和 目的地地址相对应的端口，从该端口把数据转 发出去，其他端口则不受影响，这样就避免了 与其它端口上的数据发生碰撞。因此构建MAC
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实验内容与步骤
具体操作
④ 分析ARP和ICMP协议报文。 第六个报文依然是ARP协议报文，PC3收到PC2的ARP应答报文后，得知了PC2的MAC地址。 第七个和接下来的报文都是ICMP协议报文，这里不再分析。此时再查看交换机的MAC地址 转发表，发现有记录了，如图6-9所示。
图6-9 交换机的MAC地址转发表
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实验内容与步骤
具体操作
④ 分析ARP和ICMP协议报文。 第四个报文是ARP协议报文。交换机把PC3发出的ARP查询广播包从F0/1端口发往PC2，因 该ARP查询报文查找的是192.168.1.1的MAC地址，所以只能由PC2处理该数据帧。 第五个报文也是ARP协议报文，是PC2发出的ARP应答报文，是对PC3发出的ARP查询报文 进行应答，该报文是一个单播报文。交换机接收到PC2发过来的单播数据帧后，查找该帧的源 MAC地址，发现并不在交换机的MAC地址中，因此将PC2的MAC地址和对应的接收端口添加 到自己的MAC表中。
步骤 2
图6-2 查看交换机MAC地址转发表 10
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实验内容与步骤
步骤 3 在PC机命令提示符下，用命令ipconfig /all命令分别查看两台PC机网卡的MAC地址，记录下来，如 图6-3和图6-4所示。
图6-3 在PC2中执行ipconfig/all命令
如图可知 PC2的MAC地址为0003.E410.A990 PC3的MAC地址为00E0.B079.780E。
图6-4 在PC3中执行ipconfig/all命令
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实验内容与步骤
步骤 4 捕获ARP和ICMP协议的数据包，并分析数据包格式和转发过程。 读者如果是在Cisco Packet Tracer软件中进行模拟实验，可执行以下操作； 如果是利用真实的交换机和电脑进行实验，则可利用WireShark抓包软 件捕获数据包。
地址，并把它们放到一个叫做MAC地址表的
地方。这个MAC地址表存放于交换机的缓存 中，这样一来当需要向目的地址发送数据时
是指交换机的MAC地址表中可以最多存储 的MAC地址数量，交换机存储的MAC地址数 量越多，那么数据转发的速度和效率也就就越 高。 28
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，交换机就可在MAC地址表中查找这个MAC
当交换机建立起完整的MAC地址表之后，
对数据帧的转发是通过查找MAC地址表得到对
应的端口，从而将数据帧通过特定的端口发送 出去的。但是，对于从一个端口进入的广播数 据及在地址表中找不到地址条目的数据，交换 机会把该数据帧从除了进入端口之外的所有端 口转发出去。从这个角度来说，交换机互连的 设备处于同一个广播域内，但它们处于不同的 碰撞域内，并且处于不同区域。
机A再向主机C发送一个数据帧，交换机将根据其MAC地址表中的地址对应关系，将此数据帧仅从E2端
口转发出去，从而仅使主机C接收到主机A发送给它的数据帧，不再影响其他端口。这样，当主机A和 主机C通信的同时，其他主机（如主机B和主机D）之间也可以通信。
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理论补充——MAC地址转发表
举例说明交换机建立MAC地址表的过程
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四
实验内容与步骤
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实验内容与步骤
步骤 1 按图6-1所示连接好拓扑图。其中，PC2连接交换机的F0/1端口，PC3连接交换机的F0/2端口；分别 设置PC2和PC3的IP地址为192.168.1.1/24和192.168.1.2/24。 设置好IP地址后，在发生通信前利用show mac-address-table命令查看交换机MAC地址转发表，如图 6-2所示，发现地址转发表为空。
图6-12 取消静态MAC地址
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五
思考题
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思考题
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如果在交换机设置静态 MAC地址，把PC3的MAC地址设 置在F0/2接口，但PC3实际连接 是F0/4接口，这样PC2能ping通 PC3吗？如果不通，请说明原因
既然把PC3的MAC地址 设置在F0/2接口，拆除PC3 后，假如有其他PC机连接 到了F0/2，请问它可以正常 使用吗？能跟PC2通信吗？
由于在MAC地址表中没有关于目的地MAC地址（主机C的MAC地址）的条目。交换机技术将此帧向除
了E0端口以外的所有端口转发，从而保证主机C能收到该帧（这种操作叫flooding）。
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理论补充——MAC地址转发表
举例说明交换机建立MAC地址表的过程
同理，当交换机收到主机B、C、D的数据后也会把他们的地址学习到，写入地址表中，并将相应 的端口和MAC地址对应起来。最终会把所有的主机地址都学习到，构建出完整的地址表。此时，若主
所能记忆的MAC地址数。通常交换机只要能够记
忆1024个MAC地址，基本上就能满足需要，而一 般的交换机都能做到这一点，所以如果网络规模
不是很大，无需考虑该参数。当然，越是高档的
交换机能记住的MAC地址数就越多，这在选择时 要视所连网络的规模而定。
地址表是交换机的首要工作。 29
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理论补充——MAC地址转发表
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实验内容与步骤
具体操作
① 将Cisco Packet Tracer工作界 面切换到模拟模式，单击“编辑过 滤器”按钮，在打开的过滤列表中 只选择“ARP”和“ICMP”复选框， 然后单击“自动捕获/捕获”按钮， 进入自动捕获状态，如图6-5所示。
单击此处 切换到模 拟模式
图6-5 设置自动捕获数据包 13
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三
实验要求与说明
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实验要求与说明
构建图6-1所示的实验拓扑图，让PC2和PC3通过 交换机互连。首先查看PC2和PC3发生通信前的MAC
要求&说明
地址转发表，然后让PC2和PC3通信，并通过捕获 ICMP和ARP数据包，来观察和分析交换机的工作过 程，即交换机是如何通过添加、管理和转发PC机的 MAC地址以在PC机之间建立连接。 8
图6-11 查看MAC地址转发表
需要注意的是，即使将已经设 置为静态MAC转发记录的计算机 PC3拆除，如果有数据帧的目的地 址为00E0.B079.780E，依然还会被 转发至端口Fa0/2。 21
21Βιβλιοθήκη Baidu
实验内容与步骤
步骤 8 如果要取消静态MAC地址，可利用no mac-address-table static 00E0.B079.780E vlan 1 interface f0/2命令， 如图6-12所示。
举例说明交换机建立MAC地址表的过程
假设主机A向主机C发送一个数据帧（每个数据帧中都包含有源MAC地址和目的MAC地址），当该 数据帧从E0端口进入交换机后，交换机通过检查数据帧中的源MAC地址字段，将该字段的值（主机A 的MAC地址）放入MAC地址表中，并把它与E0端口对应起来，表示E0端口所连接的主机是A。此时，
步骤 6
图6-10 设置静态MAC地址
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实验内容与步骤
步骤 7 再执行ping命令测试两台计算机的连通性。执行ping命令后，再次利用show mac-address-table命令查看 交换机的MAC地址转发表，如图6-11所示，发现计算机PC3和交换机的F0/2端口已设置成静态方式（Type列 表为STATIC）。
图6-7 ping命令期间捕获的协议数据包
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实验内容与步骤
具体操作
④ 分析ARP和ICMP协议报文。 先查看第一个捕获的ICMP协议报文（因为ping命 令使用的是ICMP协议）。单击该报文右侧的色块， 打开PDU信息对话框，单击“下一层”按钮，可看到 以下两条信息：PC3得知下一跳IP地址（192.168.1.1） 是一个单播IP地址，ARP进程在PC3上的ARP表中进 行查找；PC3在ARP表中找不到下一跳IP地址 （192.168.1.1），ARP进程尝试为192.168.1.1发送一 个ARP请求包，并将该包放入缓冲区，如图6-8所示。
静态MAC地址与动态MAC 地址有什么区别？各应用在哪些 场合？
。
为什么？
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六
实验报告
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实验报告
按照实验报告的格式要求书写实验报告
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七
理论补充——MAC地 址转发表
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理论补充——MAC地址转发表
交换机之所以能够直接对目的节点发送 数据包，而不是像集线器一样以广播方式对 所有节点发送数据包，最关键的技术就是交 换机可以识别连在网络上的节点的网卡MAC
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二
实验设备与条件
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实验设备与条件
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2960交换机一台，计算机若干台。
2960-24T Switch0 F0/1 F0/2
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Cisco Packet Tracer软件。
Fa0
Fa0
PC2 IP 192.168.1.1
PC3 IP 192.168.1.2
图6-1 管理MAC表实验拓扑图 实验拓扑图。本实验用到的拓扑图如图6-1所示。 6